基于可编程图形处理器的可视化技术在中子学分析中的应用研究

随着计算模型规模与复杂性的不断提高、中子学自动建模程序的发展,中子学计算后处理已逐渐成为中子学分析工作的瓶颈。FDS团队为提高中子学计算后处理效率,利用科学计算可视化等相关技术,自主研发了集数据管理、预处理与可视化分析于一体的中子学可视化系统SVIP-N;并基于可编程图形处理(programm able Graphics Processing Unit,GPU)实现了体数据的裁剪可视化等高级功能。以国际热核实验堆ITER的中子通量密度场为测试用例进行的测试与初步应用实践表明,SVIP-N显著简化了中子学分析工作的流程,提高了分析效率,为中子学计算后处理提供了直观、高效、实用的可视化分析环境。

基于可编程图形处理器的骨骼动画算法及其比较

骨骼动画相对于之前的动画方法具有占用空间小的优点,但是其代价是计算量的增加,从而导致绘制效率的降低。另一方面,近年来可编程图形处理器技术在计算机图形处理领域已得到广泛研究。因此,提出了基于可编程图形处理器实现骨骼动画的方法,采用了最先进的可编程处理管线。使用多种不同的方法在可编程图形处理器中实现了骨骼动画,并对其性能进行了分析与比较。该方法借助可编程图形处理器强大的计算能力,分担了骨骼动画中的顶点更新的计算任务,从而大大提升了骨骼动画的绘制效率。

基于可编程图形硬件的音频信号处理技术

通过研究能够将原本放在CPU上处理的程序转嫁到GPU上,从而在GPU相对较大的SIMD并行流处理能力上获益。由此,可被允许建立自定义、高质量、可根据场景的几何数据实时计算出的回声模型。

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。

GPU图像处理的FFT和卷积算法及性能分析

图像滤波器是当前绝大多数图像处理软件中的重要组成部分;然而,图像滤波对于计算量的要求是巨大的,为了加强图像处理软件的人机交互性能,使用GPU(可编程图形处理器)来加速图像滤波,是一个很好的选择。讨论了在GPU上两种图像处理工具的实现:频域上的快速傅立叶变换和空间域上的卷积运算,并评估了这两种工具在GPU上的性能表现。卷积运算在一般情况下表现出来比FFT更好的性能;并同时讨论了在FFT运算有更佳性能的情况。

基于可编程GPU的多源图像融合

针对可编程GPU模型,提出了基于CPU-GPU的并行边缘强度加权融合算法,利用CPU和GPU协同工作模式达到图像融合的目的,其中CPU负责串行任务,而GPU负责并行任务。实验结果表明,并行边缘强度加权融合算法得到的融合图像有着较好的视觉效果,信息熵和QAB/F这两个评价指标均高于文中对比算法的相应指标;从运行时间上分析,基于CPU-GPU的融合方法所需要的运行时间远低于基于CPU方法所需要的运行时间,并且图像尺寸越大,加速比越高。

一种基于TMS34020的图形系统的设计

本文介绍了一种应用在船载系统中的、以可编程图形处理器TMS34020为核心的图形系统的软、硬件设计。

CCD摄像机图像处理仿真

针对CCD(Charge Coupled Device)摄像机的图像处理过程,提出一种基于可编程GPU(Graphic Processing Unit)的摄像机仿真方法,利用GPU的流处理模式和并行计算能力,对图像的每个像素进行Gamma校正、亮度调节、对比度调节、色温偏差调节,以及色彩饱和处理.分析了Gamma校正的原理以及在其他调节之前进行Gamma校正的必要性.讨论了图像亮度与像素颜色的关系,提出针对当前时刻的拍摄图像提取亮度信号的方法,规定了亮度等级的划分,并将亮度等级作为图像处理的依据.提出了在低照度情况下模拟动态噪点的方法.结果表明:该方法可以模拟真实CCD摄像机在复杂光照环境下的拍摄效果,并保证实时仿真的高速与高效性.

基于GPU编程优化策略及算法的研究

伴随计算机技术日益精进与发展,对大规模并行运算提出越来越高的要求。其中,对于图形处理器技术正朝着吞吐率设计与片上集成众多并行计算部件的处理器方向发展。近些年,采取GPU统一架构以及使用高级别语言编程(如C++编程语言等)开发平台的应用,推高了GPU通用计算并使其进入较为快速的发展。当然,开发更高效率的GPU应用系统,仍将面临很大的挑战。本文从GPU存储器模型至构建三维图形数据体系,到编程优化中数据结构与算法在三维图像处理中的运用,阐述了GPU编程优化中数据结构及算法的运用,为该领域更加深入的研究提供些参考。

虚拟现实系统中的可见光成像仿真

对虚拟现实系统来说,画面的逼真程度是其能否为使用者提供良好沉浸感的关键。传统的计算机小孔成像模型因缺乏必要的深度信息,不能满足医学、军事等领域的仿真需求。结合真实透镜成像系统的光学原理,对原有计算机成像模型进行了一定的补充和修改,提出透镜成像系统数学模型,并具体解释了如何将透镜系统中的焦距、光圈、弥散圈、景深等概念映射到计算机成像过程当中。随着科学技术不断发展,可编程图形硬件的出现使得大量的图形计算从CPU转移至GPU成为可能。介绍了一种对透镜成像系统数学模型的实现方法,它充分利用图形处理器(GPU)的多纹理技术和可编程性,不仅获得更真实的图像效果,且满足实时性要求,可以在虚拟现实系统中应用。

基于GPU的大规模地形实时漫游系统的研究

为了解决地形绘制受制于CPU计算能力的问题,采用可编程图形处理器(graphic processing unit,GPU)来处理多分辨率地形的构造、小波逆变换、动态法线计算等绘制流程计算量比较大的负载,采用客户端数据缓存和数据预取策略,实现了多用户网络地形漫游时绘制质量的控制,实验证明该方案满足了大规模地形漫游的需求.

基于Brook在GPU的应用

依据现代GPU在通用计算方面的功能,提出了基于Brook在GPU上执行通用计算的实现方法,运用图像分割、快速傅立叶算法和光线跟踪3个应用对该方法进行了评估。评估结果表明GPU在Brook环境下通用计算能力优于CPU。

射电天文数字终端系统研究

随着数字技术的迅速发展,对射电天文数字终端的性能要求也在不断提高,需要在更宽带宽、更高的时间分辨率与更高的频率分辨率下进行高速采样、实时分析与处理,其中硬件平台包括现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理器(GPU)、中央处理器(CPU)和集成众核(MIC)等的发展,为数字终端的研制提供了丰富选择。文章回顾了终端设备的发展历程,总结了目前主流大口径射电望远镜数字终端的现状,为未来终端设备的研制提供了相关思路。